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动量守恒定律练习题

2023-04-18 来源:一二三四网
1.将四个质量相同的滑块从高为h的斜面顶端沿不同路径下滑,如图所示。斜面是光滑的,到达斜面底端时它们的速度大小相等,那么它们的动量间的关系是( ) A.都相同 B.甲和乙相同,乙和丙相同 C.都不同 D.甲和乙相同,丙和丁相同

2.作用力F作用在质量为m的物体上,经过时间t物体的速度由v1增为v2,且v2与v1方向相同。如果力F作用在质量为m/2的物体上,则该物体在时间t内动量的增量为( ) A.m(v2-v1)/2 B. m(v2-v1) C.2m(v2-v1) D. 4m(v2-v1)

3.一只小船质量为M,船上人的质量为m。船原来以速度v0行驶,当船上的人以相对地面的水平速度v0与船行反方向跳离船时,不计水的阻力,则船的速度大小变为( )

A. B. C. D.

4.A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动,A球的动量是5kg﹒m/s,B球的动量是7kg﹒m/s,当A球追上B球时发生碰撞,则碰撞后A、B两球的动量可能值是( )

A.6kg﹒m/s、6kg﹒m/s B.3kg﹒m/s、9kg﹒m/s C.-2kg﹒m/s、14kg﹒m/s D.-5kg﹒m/s、15kg﹒m/s

5.两个质量都是m的物体1和2放在粗糙的水平面上,中间压着轻弹簧,并用细线捆住。它们与水平面间的动摩擦因数分别为μ1和μ2。若把细线烧断,使弹簧推动两个物体同时滑动。则( )

A.当μ1 = μ2时,两物体和弹簧组成的系统动量守恒 B.当μ1 ≠ μ2时,两物体和弹簧组成的系统动量守恒 C.无论当μ1 = μ2或μ1 ≠ μ2时,上述系统动量都守恒 D.只有当μ1=0、 μ2 = 0时,上述系统动量才能守恒

6. 如图,在光滑的水平面上,有质量均为m的A、B两个物体。B与轻弹簧一端相连,弹簧的另一端固定在墙上。开始弹簧处于原长。A以一定的速度与B发生正碰,碰撞时间极短。碰后两物体以相同的速度压缩弹簧,弹簧的最大弹性势能为Ep。不计一切摩擦。求碰撞前物体A的速度v0。

7.一个连同装备总质量为M=100kg的宇航员,在距离飞船s=45m处与飞船处于相对静止状态,宇航员背着装有质量m0=0.5kg氧气的贮气筒,筒上有个可以使氧气以v=50m/s的速度喷出的喷嘴,宇航员必须向着返回飞船的相反方向放出氧气,才能回到飞船,同时又必须保留一部分氧气供途中呼吸用,宇航员的耗氧率为Q=2.5×10-4kg/s,不考虑喷出氧气对设备及宇航员总质量的影响,则:

(1)瞬时喷出多少氧气,宇航员才能安全返回飞船?

(2)为了使总耗氧量最低,应一次喷出多少氧气?返回时间又是多少?

8.质量为m的小滑块静置于光滑水平面上距左侧墙壁为s的位置上,另一个质量为M的小滑块以一定速度在水平面上滑行并与m发生正碰,如图所示,已知两小滑块碰撞时以及滑块与墙壁碰撞均无机械能损失,且碰撞时间很短可忽略不计.

(1)若M的初速度为v,是二者第一次碰撞后,各自的速度多大?

(2)若第一次碰后两小滑块又在距墙壁大?

s处再次碰撞,则两个小滑块质量之比多

参考答案 1.C

解析:本题考查动量的矢量性。

2.B

解析:本题是对动量定理的考查。

3.D

解析:由动量守恒

4、 BC

解:碰撞有以下规律:动量守恒;动能不增加;符合物理实际情况。若碰撞后A、B球

,,

的末速度方向相同,且B球在前,A、B球的末速度必须满足关系式v1≤v2

题给条件为:碰撞前 A追上B球时发生碰撞,说明A球与B球同向运动,且A的速

度大于B的速度,由于A的动量小于B的动量,由可得A的质量小于B的质量,

对于A选项碰撞后根据可得A的速度大于B的速度,不符合实际情况,所以A错误。

由 得碰撞前的总动能,D选项碰撞后的总动能

,大于碰撞前的总动能,因为碰后总能量不可能增加,所以D错误。

5.A 解析:本题考查动量守恒的条件。弹簧弹力为内力,当地面给两个物体的摩擦力相等时,动量守恒。

6.

解析:AB发生完全非弹性碰撞,由动量守恒

AB以速度v压弹簧,当速度为零时,弹簧有最大弹性势能EP

由机械能守恒

由以上两式可得

7.分析:根据动量守恒,宇航员放出一部分氧气后,其自身连同装备将发生反冲,会向飞船方向做匀速直线运动。若放出的氧气太多,则供途中呼吸用的氧气太少,虽然宇航员的反冲速度大,飞回的时间短,但也有可能不够途中呼吸用;若放出的氧气太少,则供途中呼吸用的氧气较多,但毕竟有限,由于宇航员的反冲速度小,飞回用的时间长,也有可能不够途中呼吸用。即一次喷出氧气太多或太少均不可以,安全情况应是宇航员飞回时,氧气应有剩余或刚好用完(包括喷出的氧气和途中呼吸用的氧气),刚好用完氧气(m0=Qt+m)应是临界条件,其中t由宇航员反冲速度决定,反冲速度又由喷出氧气的质量m决定。会出现一个关于m的关系式,其解应是前面分析中的临界质量。

为了使总耗氧量最低,即令Δ m=Qt+m取最小,此时Δm是一个变量,同样,根据动量守恒和匀速直线运动的知识可将Δm=Qt+m视为关于Δm关于m的函数,可求Δm的最小值。 解答:(1)设瞬时喷出m(kg)氧气,宇航员速度为v1,宇航员刚好完全返回,由动量守恒有

0=mv-Mv1 ∴mv=Mv1 ①

宇航员匀速运动有: t=

根据题意有: m0=Qt+m ③

由以上三式解得: m=0.05kg或0.45kg;

故要回到飞船时还剩有氧气,则要:0.05kg≤m≤0.45kg. (2)为了总耗氧量最低,设喷出m(kg)氧气 总耗氧量:Δ m=Qt+m ④ 另

代入④式

(讨论Δm随喷出气体m的变化规律,求Δm的极小值)

故当 m=时Δm有极小值.

则m=0.15kg时耗氧量最少.

返回时间=600s

说明:

本题结合反冲现象考查学科内综合能力,及应用数学解决物理问题的能力和提炼信息的能力 .喷出氧气的过程满足动量守恒,喷出氧气后可以把宇航员看作相对飞船做匀速直线运动,m0=Qt+m和Δm=Qt+m的建立,是解决问题的关键。

8.(1) (2)

解:由题设条件可知,两小滑块之间的碰撞为完全弹性碰撞。设M原来以速度V滑行,碰后M与m的速度分别为

,有

由以上两式解得:

碰后两滑块各自以和在水平面上匀速滑动,再次碰撞时有:

解得:

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